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睡眠状態の評価 NEW

国内特許コード P200017037
整理番号 S2017-0395-N0
掲載日 2020年7月28日
出願番号 特願2017-061892
公開番号 特開2018-161432
出願日 平成29年3月27日(2017.3.27)
公開日 平成30年10月18日(2018.10.18)
発明者
  • 早野 順一郎
  • 湯田 恵美
出願人
  • 公立大学法人名古屋市立大学
発明の名称 睡眠状態の評価 NEW
発明の概要 【課題】睡眠状態、特にノンレム睡眠を高精度で且つ高い信頼性で検出する手段を提供する。
【解決手段】被検者の心臓の拍動間隔の時系列データを生成するステップ1と、前記時系列データの時間軸に沿って移動する、所定の時間長のウィンドウを設定し、時間軸上の複数の判定時点の各々について、それを含むウィンドウ内の時系列データをスペクトル解析するステップ2と、各ウィンドウのスペクトルから、心拍変動高周波数成分のパワーの集中度を算出するステップ3と、算出した集中度に基づいて、ノンレム睡眠であるか否かを判定するステップ4と、を含む。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要

ウェアラブルセンサの普及により、日常生活中の心拍数や身体加速度のデータがビッグデータとして蓄積されつつあり、そこから身体活動度や睡眠の質などの健康指標を評価する方法の開発ニーズが高まっている。その中で、心拍数や加速度データから、入眠時点および覚醒時点を推定することは、基本的かつ必須の要素技術であり、開発研究の主要な課題である。これまでに、身体加速度や心拍数、心拍変動の副交感神経指標の変化から、入眠・覚醒を推定する方法が提案されている(例えば非特許文献1~4を参照)。

産業上の利用分野

本発明は睡眠状態の評価に関する。詳しくは、ノンレム睡眠を検出する方法及び検出システム、並びにそれらの用途などに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
被検者の心臓の拍動間隔の時系列データを生成するステップ(ステップ1)と、
前記時系列データの時間軸に沿って移動する、所定の時間長のウィンドウを設定し、時間軸上の複数の判定時点の各々について、それを含むウィンドウ内の時系列データをスペクトル解析するステップ(ステップ2)と、
各ウィンドウのスペクトルから、心拍変動高周波数成分のパワーの集中度を算出するステップ(ステップ3)と、及び
算出した集中度に基づいて、ノンレム睡眠であるか否かを判定するステップ(ステップ4)と、
を含む、ノンレム睡眠を検出する方法。

【請求項2】
ステップ1の時系列データが、心電図のR-R間隔又は脈波の拍動間隔を用いて生成される、請求項1に記載の検出方法。

【請求項3】
ステップ2の前に、ステップ1で生成した時系列データから外れ値を除去するとともに、欠損部分が補間される、請求項1又は2に記載の検出方法。

【請求項4】
前記ウィンドウのサイズを規定する時間長が1分~15分である、請求項1~3のいずれか一項に記載の検出方法。

【請求項5】
ステップ3における、心拍変動高周波数成分のパワーの集中度が以下の(1)~(6)の手順で算出される、請求項1~4のいずれか一項に記載の検出方法、
(1)各ウィンドウのスペクトルから、高周波数領域(0.15~0.45 Hz)でパワーが最も高いピークを検出し、その周波数をFm(Hz)とする;
(2)Fm(Hz)を中心とする領域へのパワー集中度を調べる周波数帯の幅をLとする;
(3)心拍変動スペクトルをP(f)とし、そのFm-L/2からFm+L/2の範囲のパワーの和S(L)を以下の式で求める;
【数1】
(省略)
(4)P(f)のFm-ω/2からFm+ω/2の範囲のパワーの和をωの関数S(ω)として以下の式で求める(0<ω<L);
【数2】
(省略)
(5)S(L)に対するS(ω)の割合であるパワー比R(ω)を以下の式で求める;
【数3】
(省略)
(6)心拍変動高周波数成分のパワー集中度を表す指標SI(sleep indicator)を、パワー比曲線R(ω)のarea under the curve(AUC)として以下の式で得る。
【数4】
(省略)

【請求項6】
請求項1~5のいずれか一項に記載の検出方法によって得られた情報と、アクチグラム、心電図、脈波、呼吸曲線、酸素飽和度、及びそれらの信号の時系列解析指標から選択される一以上の手段を利用して求めた一以上の指標を併用し、入眠時刻、覚醒時刻、中途覚醒時刻、再入眠時刻、睡眠時間、入眠潜時、睡眠効率、睡眠の質、睡眠ステージ、無呼吸・低呼吸の時刻、及び無呼吸・低呼吸の頻度からなる群より選択される一以上の睡眠パラメータを推定することを特徴とする、睡眠パラメータの推定方法。

【請求項7】
脈波検出用の又は心電図記録用の検出手段と、
前記検出手段が取得したデータから、被検者の心臓の拍動間隔の時系列データを生成する手段と、
前記時系列データの時間軸に沿って移動する、所定の時間長のウィンドウを設定し、時間軸上の複数の判定時点の各々について、それを含むウィンドウ内の時系列データをスペクトル解析する手段と、
各ウィンドウのスペクトルから、心拍変動高周波数成分のパワーの集中度を算出する手段と、
算出した集中度に基づいて、ノンレム睡眠であるか否かを判定するする手段と、
を備える入眠評価システム。

【請求項8】
取得したデータから被検者の心臓の拍動間隔の時系列データを生成する処理と、
前記時系列データの時間軸に沿って移動する、所定の時間長のウィンドウを設定し、時間軸上の複数の判定時点の各々について、それを含むウィンドウ内の時系列データをスペクトル解析する処理と、
各ウィンドウのスペクトルから、心拍変動高周波数成分のパワーの集中度を算出する処理と、
算出した集中度に基づいて、ノンレム睡眠であるか否かを判定する処理と、
をコンピュータに実行させるためのプログラム。

【請求項9】
請求項8に記載のプログラムを格納した、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2017061892thum.jpg
出願権利状態 公開
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